Источник ионов Советский патент 1990 года по МПК H01J27/04 C23C14/00 

Изобретение относится к ионно-лучевой обрабо.тке изделий в вакууме и может быть использовано в микроэлектронике и приборостроении.

Известен источник ионов (ускоритель плазмы), содержащий магнитную /систему тороидальной формы с кольце :: вым зазором рейстрековой геометрии, диэлектрический ускррякяцнй канал, анод и тернокатод.

В области прямолинейных унасткрв ускорительного канала источник ионов формирует однородньп вдоль канала пучок ионов, В области же закруглений однородность пучка нарушается. Кроме того, наличие термокатода приводит к возможности работы лишь на хиьргчески неактивных газах.

Наиболее близким к пр едлагаемому йвляется источник ионов, преимущественно для обработки изделий в вакууме , содержащий магнитную систему тороидальной формы с кольцевым межполюсным зазором, анод, расположенный внутри магнитной системы эквидистантно межполюсному зазору, катод и источник питания разряда.

В иавестном источнике является холодным, а канал может иметь форму, удовлетворяющую условию замкнутости азимутального дрейфа электром нов. Катодом в известном источнике обычно является наружный полюс магнитной системы. Однако в любом случае пучок ионов является трубчатым с прие. I сущей ему неоднородностью тока.

Целью изобретения является повьпиение однородности пучка ионов на выхо де из источника.

Эта цель достигается тем, что в известном источнике ионов преимущественно для обработки изделий в вакууме, содержащем магнитную систему тороидальной формы с кольцевым межполюсньй4 зазором, анод, расположенный внут ри магнитной системы эквидистантно межполюсному зазору, катод и источник питания разряда, с одной стороны магнитной системы установлен плоский газораспределитель, а с противоположной - катод кольцевой формы, межполюсный зазор магнитной системы обращен внутрь полости, образованной магнитной системой, газораспределителем и, катодом, при этом газораспределитель и катод электрически изолированы от магнитной системы, кроме -РОГО, имеется по крайней мере один дополнительный источник питания разряда.

На фиг.1 показан предлагаемый источник, разрез, и система его электропитания; на фиг,2 - то же, вид в плане.

Источник содержит магнитную сйстему 1 тороидальной формы с кольцевым межполюсным зазором, формируемым полюсными наконечниками 2, в пространстве 3 магнитной системы 1 установлен эквидистаН|Тно. зазору анод 4. Холодный катод 3 и плоский газораспределитель 6 установлены с прсгтивоположных сторон магнитной системы. Катод 5 электроизолирован прокладкой 7, а газораспределитель 6 - прокладкой 8. Газ подается в газораспределитель 6 по трубке 9. Для ввода газа в источник выполнены отверстия IQ. Зазор магнитной системы обращен внутрь полости 11, ограниченной магнитной системой 1 газораспределителем 6 и катодом 5.

Пучок ионов 12, скомпенсированный по пространствелному заряду, истекает из полости 11. Источник 13 питания разряда включен между анодом и катодом. Могут быть введены средства 14 поддержания магнитной системы 1 или газораспределителя 6 под требуемым потенциалом относительно анода и катода. Магнитная система питается от источника 15,

Источник работает следующим образом.

Рабочая камера, в которой размещается источник ионов откачивается до давления меньше 1,, Затем через трубку 9 подают газ в газораспределитель 6, включают источники 13 и 15 электропитания, В полости 11 по боковой поверхности создают магнитное поле Н между полюсньми наконечниками 2 и электрическое поле между анодом 4 и катодом 5, Электроны за- магничены и осциллируют по магнитным силовым линиям с энергией порядка приложенной разности потенциалов, ионизируя атомы рабочего газа. Благодаря средству 14, например балластному сопротивлению Pvg, создается разность потенциалов между полюсными наконечниками 2 и катодом 5, при этом ocHOBi ной ток ионов замыкается на катод 5, Ускорение ионов обеспечивается за счет энергии электронов, которая передается за счет электрического поля поляризации, поддерживающего квазинейтральность плазмы. Ускоренные ионы образуют ленточный пучок 12,равномерный по всей площади, В экспериментах исследовалось 16 схем коммутации электродов, которые позволяли широко варьировать параметры пучка. Все это наряду с решением основной задачи (повьшение однородности пучка) позволяет расширить технологические возможности источника.

Фиг.г

ИСТОЧНИК ИОНОВ, преимуществ венно для обработки изделий в вакууме, содержащий магнитную систему тороидальной формы с кольцевым межполюсным зазором, анод, расположенный внутри магнитной системы зквидистактно межполюсному зазору, катод и источник питания разряда, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышен:; ния однородности пучка ионов на выходе из источника, с одной стороны магнитной системы установлен плоский газораспределитель, а с противоположной - катод-кольцевой , межполюсный зазор магнитной системы обращен внутрь полости, образованной магнитной системой, газораспределителем и катодом, при этом газораспределитель и катод электрически изоI лированы от магнитной системы. ел